Question

4．A到F是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素：

A	A是原子半徑最小的元素
B	B基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為nsnnpn
D	D原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍
E	C的三價(jià)陰離子和E的二價(jià)陽(yáng)離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)
F	F元素的基態(tài)原子有六個(gè)成單電子

回答下列問(wèn)題：
（1）寫出E、F的元素符號(hào)Mg、Cr，B、C、D元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C（用元素符號(hào)表示），A元素分別與B、D元素形成的兩種微粒都具有與NH₃相似的結(jié)構(gòu)，屬于等電子體，它們的化學(xué)式依次是CH₃^-、H₃O⁺．
（2）在CH₃Cl、C₆H₆、HCHO、CH₃OH、CH≡CH中，碳原子采取sp²雜化的有C₆H₆、HCHO；應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論，預(yù)測(cè)COCl₂的空間構(gòu)型為平面三角形．
（3）F元素的原子基態(tài)價(jià)層電子排布圖是．
（4）E單質(zhì)晶體中原子的堆積模型如圖，晶胞是圖中的c（填“a”、“b”或“c”）；配位數(shù)是12‘若緊鄰的四個(gè)E原子的中心連線構(gòu)成的幾何體的體積是Vcm³，E單質(zhì)的密度為ρg•cm^-3，則E的相對(duì)原子質(zhì)量是計(jì)算式是6N_A•V•ρ．

Answer 1

分析 A是原子半徑最小的元素，則A為H元素；B基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為nsⁿnpⁿ，s能級(jí)容積2個(gè)電子，則n=2，故B為碳元素；D原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，原子核外只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；C的三價(jià)陰離子和E的二價(jià)陽(yáng)離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則E為Mg；F元素的基態(tài)原子有六個(gè)成單電子，外圍電子排布式為3d⁵4s¹，則F為Cr．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，氮元素原子2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
原子數(shù)目相等、價(jià)電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體；
（2）碳原子采取sp²雜化，雜化軌道數(shù)目為3，而雜化軌道數(shù)目=σ鍵+孤對(duì)電子；計(jì)算COCl₂中C原子孤電子對(duì)數(shù)、價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定空間構(gòu)型；
（3）F原子外圍電子排布式為3d⁵4s¹，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則特例畫出基態(tài)價(jià)層電子排布圖；
（4）鎂單質(zhì)晶體中原子的堆積方式是按ABABABAB…的方式堆積，單質(zhì)晶體中原子為六方密堆積，配位數(shù)是12，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知緊鄰的四個(gè)鎂原子的中心連線構(gòu)成的幾何體為正四面體，正四面體的該高為晶胞的$\frac{1}{2}$，可推知四面體的體積為整個(gè)晶胞的$\frac{1}{12}$，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Mg原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，結(jié)合ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：A是原子半徑最小的元素，則A為H元素；B基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為nsⁿnpⁿ，s能級(jí)容積2個(gè)電子，則n=2，故B為碳元素；D原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，原子核外只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；C的三價(jià)陰離子和E的二價(jià)陽(yáng)離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則E為Mg；F元素的基態(tài)原子有六個(gè)成單電子，外圍電子排布式為3d⁵4s¹，則F為Cr．
（1）E、F的元素符號(hào)分別為Mg、Cr，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，氮元素原子2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能由大到小的順序?yàn)?N＞O＞C，A（氫）元素分別與B（碳）、D（氧）元素形成的兩種微粒都具有與NH₃相似的結(jié)構(gòu)，屬于等電子體，它們的化學(xué)式依次是CH₃^-、H₃O⁺，
故答案為：Mg、Cr；N＞O＞C；CH₃^-、H₃O⁺；
（2）在CH₃Cl、CH₃OH中碳原子形成4個(gè)σ鍵，C₆H₆、HCHO中碳原子形成3個(gè)σ鍵，CH≡CH中碳原子形成2個(gè)σ鍵，各物質(zhì)中碳原子均沒(méi)有孤對(duì)電子，碳原子采取sp²雜化的有：C₆H₆、HCHO，COCl₂的C原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{4-2-1×2}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3，空間構(gòu)型為平面三角形，
故答案為：C₆H₆、HCHO；平面三角形；
（3）F原子外圍電子排布式為3d⁵4s¹，基態(tài)價(jià)層電子排布圖是：，
故答案為：；
（4）E為Mg，鎂單質(zhì)晶體中原子的堆積方式是按ABABABAB…的方式堆積，單質(zhì)晶體中原子為六方密堆積，晶胞是圖中的c；配位數(shù)是12，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知緊鄰的四個(gè)鎂原子的中心連線構(gòu)成的幾何體為正四面體，正四面體的該高為晶胞的$\frac{1}{2}$，可推知四面體的體積為整個(gè)晶胞的$\frac{1}{12}$，而晶胞中含有的鎂原子數(shù)為1+$\frac{1}{8}$=2，根據(jù)ρ=$\frac{\frac{2Mr}{{N}_{A}}}{12V}$，則有M_r=6N_A•V•ρ，
故答案為：c； 12；6N_A•V•ρ．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、等電子體、雜化軌道、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、晶胞計(jì)算等，（4）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力．